新技術(shù)將引發(fā)行業(yè)變革

　　1. 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在數(shù)據(jù)挖掘中的應用

　　盡管多核處理仍受限于馮 諾伊曼架構(gòu)本身的串行存取特性，但其卻已成為現(xiàn)代計算機技術(shù)發(fā)展的一個重要趨勢。在實際情況中，這表明依靠大量數(shù)據(jù)集的應用程序例如模式識別程序無法進行恰當分區(qū)或?qū)崟r響應。

　　象CogniMem公司這樣的半導體設(shè)計公司都致力于設(shè)計用于高速和并行模式識別的元件，行業(yè)稱之為“認知計算”芯片，主要用于運行大量數(shù)據(jù)集。盡管2007年推出的CM1K芯片僅有1024個“神經(jīng)元”，但因公司需要處理的數(shù)據(jù)量激增，其使用人數(shù)越來越多。2011年夏，IBM開發(fā)出首款突觸CPU, 可模擬人腦認知行為。

　　無論是金融公司對數(shù)百萬項的交易進行同時監(jiān)控，還是高清攝像機將感官信息傳輸?shù)綗o人駕駛飛機的微控制器中，這樣的實時工作，若要通過普通處理器進行簡直是“大海撈針”，難以實現(xiàn)。而近期開發(fā)的一系列應用系統(tǒng)，如基于CM1K芯片及飛思卡爾i.MX53 Quick Start開發(fā)平臺的視線跟蹤系統(tǒng)，則充分證明該技術(shù)可非常便捷地整合到基于MCU的高端應用程序中。

　　由于企業(yè)需要處理大量數(shù)據(jù)，預計未來十年企業(yè)將會更加依賴數(shù)據(jù)挖掘進行決策。實時分析現(xiàn)已成為一個新興市場。鑒于軟件耗費更多時間和計算能力，該市場重點需求極可能由軟件轉(zhuǎn)移到硬件上。不久的將來，消費電子設(shè)備、無人機、數(shù)據(jù)分析等都將受益于這項目技術(shù)。

　　2. 石墨烯：電子行業(yè)的又一重大發(fā)現(xiàn)

　　石墨烯是一種由碳原子呈蜂巢晶格緊密排列構(gòu)成的平面薄膜，僅有一個碳原子的厚度。 石墨烯異常堅硬，具有超導性能，具有自冷卻、抗菌、防腐和光伏特性。目前，許多世界級領(lǐng)先芯片制造商、美國國家及聯(lián)邦機構(gòu)都參與到了一項名為毫微電子研究活動(Nanoelectronics Research Initiative)中，致力于尋找CMOS晶體管替代材料。他們發(fā)現(xiàn)由石墨烯制成的邏輯器件導電速度比硅類邏輯器件要快30倍，同時比CMOS及光學開關(guān)消耗能量少，且占用空間也小得多。許多人已將其作為CMOS FET的替代材料。

　　在以前，石墨烯還僅用于制作更高效能的電池及折疊式觸摸屏，因為它不需要科學家通過外力來控制材料中電子的運動。但現(xiàn)在，研究人員相信以正確的構(gòu)造方式堆疊成的三層石墨烯可通過控制電壓將絕緣體轉(zhuǎn)化為導體。

　　今年五月，三星尖端技術(shù)研究所的一個研究小組表示其發(fā)現(xiàn)可通過一種全新的晶體管結(jié)構(gòu)將材料從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)化為另一種狀態(tài)。該研究團隊通過重新設(shè)計數(shù)字開關(guān)基本工作原理，使石墨烯在不損失其導電性能的情況下實現(xiàn)狀態(tài)轉(zhuǎn)化。三星宣布將其研發(fā)出的肖特基勢壘(Schottky Barrier)控制元件命名為‘Barristor’，通過調(diào)整這個勢壘的高度可以實現(xiàn)電流的開關(guān)，從而隔離電流(當選擇合適的金屬和半導體進行接觸時，二者接觸界面會形成整流勢壘，也就是肖特基勢壘，一種只允許電流單向流動的元件)。三星還聲稱已將該研究成果擴展運用到基本電路元件，例如邏輯門及邏輯電路等。

　　如前所述，研究人員還在研究用石墨烯替代氧化銦錫 (ITO)，一種廣泛用于制作智能手機和平板電腦觸摸屏上的透明傳導鍍膜，及用于制作太陽能電池電極的標準材料。氧化銦錫價格昂貴且不斷上漲，脆度較高，應用起來較為困難。而石墨烯呈透明狀，以其為基礎(chǔ)制作的電極適用于透明有機太陽能電池，且不會阻止任何照射光(或產(chǎn)品展示時的光源射出)。去年，美國得克薩斯州萊斯大學的一個研究小組通過整合一個單層石墨烯薄膜與5微米寬的金屬納米線網(wǎng)格(僅相當于一根人類毛發(fā)的十分之一，人眼幾不可見)，創(chuàng)造出一種遠優(yōu)于氧化銦錫性能的材料。

　　卷起石墨烯即可創(chuàng)造出一個碳納米管(CNT)。 碳納米管比表面積大，導電性好，是制作鋰離子電池的絕佳備選材料。納米管比表面積大，與其他類型的碳例如石墨相比可以儲存更多電荷，并可以使電荷更加容易轉(zhuǎn)換，從而提高電能。這項技術(shù)可“引發(fā)行業(yè)變革”。

　　3. 發(fā)電制造單光子

　　德國維爾茨堡大學物理學家成功運用半導體納米材料以發(fā)電的形式制造單光子，并通過量子信道進行傳輸。這些單光子光源將促進安全數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域更廣泛應用。該發(fā)現(xiàn)已于《新物理學雜志》2012年8月期刊登。

　　科學家們充分了解光子傳輸在實驗室中取得成功遠遠不夠，還需要在更長的距離中進行測試。通過德國聯(lián)邦教育與科研部(BMBF)贊助的項目，他們成功驗證了這一結(jié)果。在這個項目過程中，他們通過電力驅(qū)動的單光子光源，在慕尼黑市中心的建筑屋頂長達約500米距離的自由空間內(nèi)進行了測試，并最終實現(xiàn)了安全量子通信。

　　然而為了能夠在更長的距離內(nèi)實現(xiàn)傳輸，一批來自維爾茨堡、慕尼黑及斯圖加特的科學家目前正努力為所謂的量子中繼器研究構(gòu)建模塊，這也是BMBF贊助的一個團體項目的組成部分，該項目還有許多其他研究小組參與。量子中繼器類似于傳統(tǒng)通信技術(shù)中的信號放大器，對長距離量子通信至關(guān)重要。